国外情况:国外相关研究很早就开始了。美国辛辛那提大学的Van Ooij W J教授首先将生产甲基三甲氧基硅烷用于金属预处理。他已经在1990年代开始进行研究尝试,并获得了大量研究成果和zhuanli。国内情况:近年来,中国也开始研究和使用硅烷偶联剂来处理金属树脂涂料体系。徐毅研究了乙烯基三乙氧基硅烷和环氧三乙氧基硅烷的水解和包覆过程。我国于1950年在中国科学院化学研究所研制出KH-550,KH-560,KH-570,KH-590等型号的生产甲基三甲氧基硅烷,并投入生产相继。后来,氨基硅烷和改性氨基硅烷相继出现。后来,开发了耐热硅烷,阳离子硅烷,重氮和叠氮化硅烷。现在,我们国内的硅烷生产商发展迅速,许多品种摆脱了对进口的依赖。
硅烷偶联剂是通过在氯铂酸的催化下,添加氯仿硅(HSiCl3)和具有反应性基团的不饱和烯烃而得到的,然后进行醇解。生产甲基三甲氧基硅烷本质上是具有有机官能团的硅烷的一种。在其分子中,它还具有可与无机材料和有机材料化学键合的反应基团,用于化学键合。可以用通式Y(CH2)nSiX3表示,其中n = 0〜3; X-可水解基团;可以与树脂反应的Y-有机官能团。 X通常为氯基,甲氧基,乙氧基,甲氧基乙氧基,乙酰氧基等。当这些基团水解时,形成硅烷醇(Si(OH)3),其与生产甲基三甲氧基硅烷形成硅氧烷。 Y是乙烯基,氨基,环氧基,甲基丙烯酰氧基,巯基或脲基。这些反应性基团可以与有机物质反应而键合。
生产甲基三甲氧基硅烷的特点(1)对大多数建筑材料无腐蚀;(2)常温固化;(3)气味很低;(4)不需要底漆即可与各种基材粘合;(5)优良的耐热性,耐臭氧性和耐化学性;(6)优良的电绝缘性能;(7)单组分系统易于使用;(8)优异的耐热性和耐寒性,可在-60℃至220℃连续运行。与其他类型的密封胶相比,生产甲基三甲氧基硅烷具有良好的弹性,耐高温和低温柔韧性,耐候性,耐臭氧性和抗紫外线性,并且使用寿命长。成本较高,通常比其他类型的密封剂贵,强度特别是抗撕裂性差,耐水性比聚氨酯密封剂差,耐油性不如聚硫密封剂。
二氧化硅具有亲水性的主要原因是二氧化硅的表面被硅烷醇包围,所选的生产甲基三甲氧基硅烷通常是易于与二氧化硅表面上的羟基反应的化学物质,并且当使用生产甲基三甲氧基硅烷有机物作为改性剂时,改性效果更好。常用的修饰符如下:(1)有机硅卤素化合物:例如二甲基二氯硅烷和三甲基氯硅烷。(2)有机硅有机化合物:例如聚二甲基硅氧烷(PDMS),六甲基二硅氧烷(MM),八甲基三硅氧烷(MDM)。(3)醇类化合物:如丁醇,戊醇,线性庚醇等。(4)硅氮烷化合物:如六甲基二硅氮烷等。(5)有机聚合物:如聚乙烯醇。(6)硅烷偶联剂:包括六甲基二硅氮烷,六甲基乙基硅氮烷,乙烯基乙氧基硅烷,三甲基乙氧基硅烷,甲基三甲氧基硅烷等。
①硅烷偶联剂;硅烷偶联剂是较早开发和使用广泛的偶联剂。对于一般的硅烷偶联剂,因为羟基的数目太少,所以仅当与生产甲基三甲氧基硅烷相似的树脂基团可用于改性时,才难以或不发生与重质碳酸钙表面的偶联反应。②钛酸酯偶联剂;钛酸酯偶联剂主要分为单烷氧基型,焦磷酸单烷氧基型,配位型和螯合型。③铝酸盐偶联剂;与钛酸酯偶联剂相比,生产甲基三甲氧基硅烷具有色浅,无毒,室温下为固体,热稳定性高,使用方便的优点。同时,铝酸盐偶联剂本身具有一定的润滑性。塑性作用,因此对于重质碳酸钙的表面改性,铝酸盐偶联剂的改性效果优于硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。